某机内翼4500站位面肋的CAD设计 精品.docx

课程设计某型民机内翼4500站位面翼肋的CAD三维设计课 程 设 计 任 务 书课程设计内容及要求：内容：1.了解飞机CAD建模规则，了解飞机数字化设计制造方法；2.了解飞机结构；3.熟悉CATIA软件；4.确定某机内翼4500站位面肋相关参数；5.采用飞机数字化设计路线，对某机内翼4500站位面肋结构进行设计；6.绘制二维装配图1份（不要求打印）；7.完成1篇，要求不少于5000字。步骤：1 调研，即查找相关书籍、期刊资料；课 程 设 计 任 务 书2 建立CAD数模；3 撰写课程设计；4 申请答辩。 指导教师签字 20XX年 12 月 4 日一、绪论1.1 CATIA简介CATIA V5是IBM/DS基于Windows NT/2000操作系统上开发的高端的CAD/CAM软件，它涵盖了产品开发的全过程，提供了完善无缝的集成环境。CATIA V5之前的版本CATIA V4是基于UNIX系统开发的，随着NT操作系统的普及，以及个人计算机性能不断地提高、成本不断地下降，许多高端的CAD/CAM软件纷纷从UNIX移植到Windows NT平台。IBM/DS在充分了解客户的需求，并积累了大量客户的应用经验后，决定开发新一代基于NT平台的CATIA即CATIA V5。在CATIA V5的开发过程中应用了许多先进的技术，例如：C+语言、面向对象的设计思想、基于JAVA 和Web 的技术、STEP-SDAI 、 OpenGL 、OLE/CorbRa、 Visual Basic等。CATIA V5是新一代全新设计的软件，运行的硬件平台独立，即可运行于UNIX也可以运行于WindowsNT。它适合于各种规模的企业，支持电子化企业的解决方案，可以将隐式的设计实践转化为嵌入整个设计过程的显式的知识。对于原有客户可以平滑的过渡到V5版本。CATIA与NT紧密联系，与NT的组件Office可以很容易地实现互操作，熟悉Office的用户可以很容易的接受CATIA的的工作界面。很多操作，例如拖拽，粘帖等操作完全一样。CATIA V5是基于图形化的界面，易学易用。1999年3月发布了CATIA V5的第一版的，即V5R1。2000年3月发布了V5R6，20XX年7月发布V5R7版。20XX年3月发布V5R8。20XX年4月发布了V5R11。CATIA V5R14包含157个模块。作为世界领先的CAD/CAM软件，CATIA在过去的二十多年中一直保持着骄人的业绩，并继续保持其强劲的发展趋势。CATIA在汽车、航空航天领域的统治地位不断增强。同时,CATIA也大量地进入了其他如摩托车、机车、通用机械、家电等行业。国际一些著名的公司如空中客车、波音等飞机制造公司，宝马、克莱斯勒等汽车制造公司都将CATIA作为他们的主流软件。国内10几家大的飞机研究所和飞机制造厂选用了CATIA，一汽集团、二汽集团、上海大众集团等10多家汽车制造厂都选用CATIA作为新车型的开发平台。而机翼则是飞机升力产生的关键因素，所以飞机的机翼设计也包含了很多的理念，从最早期的木头粗布到金属再到复合材料，同时为了满足不同需求结构上也有了整体式，双梁式，单梁式等机翼的结构类型所以机翼的设计也是飞机发展的一个非常明显的体现。其设计思路，设计注意事项和设计的目的等都是需要深刻的学习和体会的。此次课程设计就是如此，通过对某型飞机的内翼4500站位面进行设计，表现出设计思路。1.2数字化技术发展及前景数字化设计制造技术是指利用计算机软、硬件及其网络环境，实现产品设计制造管理的一种技术。具有精密化、柔性化、虚拟化、网络化、智能化、敏捷化、集成化及管理创新发展趋势。数字化产品与传统产品的区别改模拟量为数字量传递。国外飞机制造业应用三维数字化技术大致分为三个阶段：部件数字化样机阶段，全机数字化样机阶段，数字化生产方式阶段。未来数字化产品制造企业具有的三大特征：、全过程数字化：产品从市场需求开始，概念设计、初步设计、详细设计、实验仿真、生产制造、市场营销、售后服务、甚至产品报废的全生命周期各个环节均实现数字化；、全方位数字化：同一产品涉及的每一个基层企业、研究所、公司总部所在科研、生产、管理及经营中实现全面数字化；、全产品数字化：产品本身所包括的机械系统、发动机、光学仪器等配套的产品全部采用数字化设计，形成全机数字化产品模型。飞机数字化技术的发展和使用对现代航空制造业产生了深远影响，PDM和CAD-CAE-NC-CAT等先进技术代替了传统手工方法，省去了大量的模线、样板、样件和工装等模拟量传递，成为了优质、高效、低成本的先进技术，从整体上改变了传统的工程研制过程和及其技术体系。二、任务分析本次课程设计我的题目是对飞机外形曲面内翼部分的4500站位面的截面处翼肋进行设计。对于我的课设任务整体的思路如下： 充分思考其机翼类型； 在弄清楚机翼类型之后，对翼肋类型的选择并分出前后翼肋 确定翼肋上都有哪些结构，并选择加工成型方式； 根据飞机设计手册，对翼肋进行初步设计概算； 有了初步计算之后，根据设计内容查找航空行业标准； 利用CATIA软件进行绘制并实现三维装配过程 完成课设三、结合CATIA的翼肋建模1. 翼型选择本次课程设计的机翼是根据其外形表面，选择用单梁式机翼，参考飞机设计手册1中飞机构件的梁设计。2. 树形图的建立和编号 首先建立5个产品，分别为基准1，基准2，基准3，肋，角片，分别编号。然后在肋产品下建立两个零件，分别为前肋和后肋。再在角片产品下建立角片1，角片2，角片3树形图如下图所示 图3-13. 基准选取以外翼表面为基准留出一个蒙皮厚度向内偏移2mm，偏移曲面即为基准一；再把偏移曲面在4480站位点处截一20mm宽的曲面，建立基准二；在基准二基础上把曲面围成空间分为两块，构成前肋和后肋的基准。基准一、二、三分别如下图所示。 图3-2图3-3图3-44. 翼肋拉伸成型在前面三个基准的基础上，进入4500站位平面，并作前肋和后肋投影如图所示。再将其拉伸成型，拉伸20mm。图3-5图3-6图3-75. 留出梁腹板的位置进入前肋的草图，绘制出如图所示图形，然后退出工作台做凹槽。图3-8由于翼肋中间有梁通过，该机翼为单梁式机翼，由飞机设计手册P433知，可取翼梁腹板厚度为t=3时，又根据测量翼梁所在位置翼肋高度为h=543mm，从而有h/t=181，满足115h/t1500，故而可取翼梁腹板厚度为t=3mm。为了增大梁的承载能力，选用工字梁，上述拉伸实体上再抠去厚度的一半如图所示。图3-9退出工作台，用凹槽命令抠出梁腹板所需空间，同样对后肋操作，得到如图所示效果图3-106. 对前后肋倒圆角和抽壳并制作减轻孔 抽壳之前需要对翼肋上表面倒圆角，部分位置如图所示 图3-11 图3-12查询HB-14-20XX，查找到相关弯边减轻孔的数据，在后肋中绘制弯边减轻孔所需要的凸台（直径从大到小依次为260，236，160）。然后进行抽壳，壳体厚度为2mm，抽壳结束后将上述后肋上的凸台以及前肋扩孔，如图 ： 图3-13 图3-14 图3-157. 绘制桁条孔通过查找HB0-27-1983得到桁条孔的数据。要绘制桁条孔首先需要绘制一个图形，并放到如图所示位置图3-16然后退出工作台，利用凹槽命令做出桁条孔。通过测量翼肋长度，按着每两个桁条孔间距200mm，前肋共有8个桁条孔，后肋共有32个桁条孔。整体效果如下图所示图3-178. 角片的制作由桁孔的深度尺寸和角材得到角片的尺寸，由于该处肋板不是大承力构件，所以只需要单侧角材。角材的做法：通过查找标准XC113-26，得到角片的数据，进入草图，绘制如图示的一个矩形图3-18然后退出工作台拉成高30mm的凸台，并对其四面抽壳，然后倒角6mm得到如图所示角片图3-19前后翼肋上共有40个桁条孔，因此作出40个角片，整体效果如图所示 图3-209. 打止裂孔与装配图止裂孔外形3-21最后在同一坐标下对其进行装配，如图所示。图3-2210. 工程图分别作出两个视图，选取一个角片作出详细图，在前肋过减轻孔位置，后肋不过减轻孔位置，后肋减轻孔轴线位置做3个剖视图，作出工程图如下。图3-23角片详图如右图 图3-24三个位置剖视图： 图3-25四、总结本次课程设计的大体过程是：分析题目，查阅资料，完善设计思路，绘制模型，修改模型，完成。本次的课程设计使我更多的掌握了CATIA软件的基本操作方法，同时了解到了飞机翼肋的设计思想。通过这次课程设计，我从对CATIA只有初步的认识到现在可以独立的完成飞机构件的三维造型与装配，也学会了用CATIA绘制工程图。通过这次实践，我对飞机机翼